(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-11-16
(45)【発行日】2022-11-25
(54)【発明の名称】トレンチキャパシタ
(51)【国際特許分類】
H01G 4/33 20060101AFI20221117BHJP
H01G 4/30 20060101ALI20221117BHJP
H01L 21/822 20060101ALI20221117BHJP
H01L 27/04 20060101ALI20221117BHJP
【ＦＩ】
H01G4/33 102
H01G4/30 541
H01L27/04 C
【請求項の数】
15
(21)【出願番号】P 2018122277
(22)【出願日】2018-06-27
(65)【公開番号】P2020004825
(43)【公開日】2020-01-09
【審査請求日】2021-01-13
(73)【特許権者】
【識別番号】000204284
【氏名又は名称】太陽誘電株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100126572
【弁理士】
【氏名又は名称】村越 智史
(74)【代理人】
【識別番号】100140822
【弁理士】
【氏名又は名称】今村 光広
(72)【発明者】
【氏名】増田 秀俊
(72)【発明者】
【氏名】武 宜成
【審査官】木下 直哉
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１８／００３４４５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１２－１３８５９５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－０７９９６０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６１－２７９１６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－００５１５１（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１７／２２１７５０（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｇ ４／３３
Ｈ０１Ｇ ４／３０
Ｈ０１Ｌ ２１／８２２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
上面に複数のトレンチが設けられた基材と、前記複数のトレンチに埋め込まれるように前記基材に設けられたＭＩＭ構造体と、
を備え、
前記複数のトレンチは、第１トレンチと、前記複数のトレンチの深さ方向に直交する第１方向において前記第１トレンチに隣接している第２トレンチと、を含み、
前記第１トレンチの前記深さ方向における寸法は、前記第１トレンチの前記第１方向における寸法よりも大きく、
前記第２トレンチの前記深さ方向における寸法は、前記第２トレンチの前記第１方向における寸法よりも大きく、
前記基材は、前記第１トレンチと前記第２トレンチとを隔てる第１ウォールを有し、
前記第１ウォールは、前記第１方向及び前記深さ方向を含む断面において、その先端が鋭角に形成されている第１の部分を有し、
前記第１ウォールの前記第１の部分は、
前記深さ方向に対して第１角度だけ傾斜している第１傾斜面と、
前記第１傾斜面と接続されており、前記深さ方向に対して第２角度だけ傾斜している第２傾斜面と、を有し、
前記第１ウォールの前記第１の部分とは異なる第２の部分は、前記深さ方向に対して前記第１角度だけ傾斜している第３傾斜面と、前記深さ方向に対して前記第２角度だけ傾斜している第４傾斜面と、前記第３傾斜面と前記第４傾斜面とを接続する第１ウォール上面と、を有する、
トレンチキャパシタ。
【請求項2】
前記第１ウォールは、前記第１の部分において、前記先端の先端曲率半径が５０ｎｍ以下となるように形成されている、請求項１に記載のトレンチキャパシタ。
【請求項3】
前記第１ウォールは、前記第１傾斜面と前記第２傾斜面とが為す先端角度が２°～２４０°となるように形成されている、請求項１に記載のトレンチキャパシタ。
【請求項4】
前記ＭＩＭ構造体の上に設けられた保護層をさらに備え、前記保護層には、平面視において前記第１の部分と重複する位置に第１貫通孔が設けられている、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のトレンチキャパシタ。
【請求項5】
上面に複数のトレンチが設けられた基材と、
前記複数のトレンチに埋め込まれるように前記基材に設けられたＭＩＭ構造体と、
を備え、
前記複数のトレンチは、第１トレンチと、前記複数のトレンチの深さ方向に直交する第１方向において前記第１トレンチに隣接している第２トレンチと、を含み、
前記第１トレンチの前記深さ方向における寸法は、前記第１トレンチの前記第１方向における寸法よりも大きく、
前記第２トレンチの前記深さ方向における寸法は、前記第２トレンチの前記第１方向における寸法よりも大きく、
前記基材は、前記第１トレンチと前記第２トレンチとを隔てる第１ウォールを有し、
前記第１ウォールは、前記第１方向及び前記深さ方向を含む断面において、その先端が鋭角に形成されている第１の部分を有し、
前記ＭＩＭ構造体の上に設けられた保護層をさらに備え、
前記保護層には、平面視において前記第１の部分と重複する位置に第１貫通孔が設けられ、
前記第１貫通孔は、平面視において外部電極と重複しない位置に形成されている、
トレンチキャパシタ。
【請求項6】
前記ＭＩＭ構造体は、第１誘電体層と前記第１誘電体層の下面に設けられた第１電極層と前記第１誘電体層の上面に設けられた第２電極層と、を有する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のトレンチキャパシタ。
【請求項7】
前記ＭＩＭ構造体は、前記第２電極層の上面に設けられた第２誘電体層と、前記第２誘電体層の上面に設けられた第３電極層と、をさらに有する、請求項６に記載のトレンチキャパシタ。
【請求項8】
上面に複数のトレンチが設けられた基材と、
前記複数のトレンチに埋め込まれるように前記基材に設けられたＭＩＭ構造体と、
を備え、
前記複数のトレンチは、第１トレンチと、前記複数のトレンチの深さ方向に直交する第１方向において前記第１トレンチに隣接している第２トレンチと、を含み、
前記第１トレンチの前記深さ方向における寸法は、前記第１トレンチの前記第１方向における寸法よりも大きく、
前記第２トレンチの前記深さ方向における寸法は、前記第２トレンチの前記第１方向における寸法よりも大きく、
前記基材は、前記第１トレンチと前記第２トレンチとを隔てる第１ウォールを有し、
前記第１ウォールは、前記第１方向及び前記深さ方向を含む断面において、その先端が鋭角に形成されている第１の部分を有し、
前記ＭＩＭ構造体は、第１誘電体層と、前記第１誘電体層の下面に設けられた第１電極層と、前記第１誘電体層の上面に設けられた第２電極層と、前記第２電極層の上面に設けられた第２誘電体層と、前記第２誘電体層の上面に設けられた第３電極層と、をさらに有し、
前記第２誘電体層及び前記第３電極層には、平面視において前記第１の部分と重複する位置に第２貫通孔が設けられている、
トレンチキャパシタ。
【請求項9】
前記ＭＩＭ構造体と前記保護層との間に設けられたバリア層をさらに備える、請求項５に記載のトレンチキャパシタ。
【請求項10】
前記複数のトレンチは、第３トレンチと、前記第１方向において前記第３トレンチに隣接している第４トレンチと、を含み、前記基材は、前記第３トレンチと前記第４トレンチとを隔てる第２ウォールを有し、
前記第２ウォールは、前記深さ方向に対して前記第１角度だけ傾斜している第５傾斜面と、前記深さ方向に対して前記第２角度だけ傾斜している第６傾斜面と、前記第５傾斜面と前記第６傾斜面とを接続する第２ウォール上面と、を有する、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のトレンチキャパシタ。
【請求項11】
前記深さ方向及び前記第１方向の各々に直交する第２方向における前記第１トレンチの寸法は、前記第１トレンチの前記第１方向における寸法よりも大きい、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のトレンチキャパシタ。
【請求項12】
上面に複数のトレンチが設けられた基材と、
前記複数のトレンチに埋め込まれるように前記基材に設けられたＭＩＭ構造体と、
を備え、
前記複数のトレンチは、第１トレンチと、前記複数のトレンチの深さ方向に直交する第１方向において前記第１トレンチに隣接している第２トレンチと、を含み、
前記第１トレンチの前記深さ方向における寸法は、前記第１トレンチの前記第１方向における寸法よりも大きく、
前記第２トレンチの前記深さ方向における寸法は、前記第２トレンチの前記第１方向における寸法よりも大きく、
前記基材は、前記第１トレンチと前記第２トレンチとを隔てる第１ウォールを有し、
前記第１ウォールは、前記第１方向及び前記深さ方向を含む断面において、その先端が鋭角に形成されている第１の部分を有し、
前記第１ウォールの前記第１の部分は、
前記深さ方向に対して第１角度だけ傾斜している第１傾斜面と、
前記第１傾斜面と接続されており、前記深さ方向に対して第２角度だけ傾斜している第２傾斜面とを有し、
前記第１ウォールは、前記第１トレンチの底面から前記深さ方向に沿って延びる基部を有し、
前記基部は、前記深さ方向に沿って延びる第１側面を有し、
前記第１傾斜面は、前記第１側面の上端から前記深さ方向に対して前記第１角度だけ傾斜して延伸している、
トレンチキャパシタ。
【請求項13】
上面に複数のトレンチが設けられた基材と、
前記複数のトレンチに埋め込まれるように前記基材に設けられたＭＩＭ構造体と、
を備え、
前記複数のトレンチは、第１トレンチと、前記複数のトレンチの深さ方向に直交する第１方向において前記第１トレンチに隣接している第２トレンチと、を含み、
前記第１トレンチの前記深さ方向における寸法は、前記第１トレンチの前記第１方向における寸法よりも大きく、
前記第２トレンチの前記深さ方向における寸法は、前記第２トレンチの前記第１方向における寸法よりも大きく、
前記基材は、前記第１トレンチと前記第２トレンチとを隔てる第１ウォールを有し、
前記第１ウォールは、前記第１方向及び前記深さ方向を含む断面において、その先端が鋭角に形成されている第１の部分を有し、
前記第１ウォールの前記第１の部分とは異なる第２の部分の前記第１方向における寸法は、前記第１の部分の前記第１方向における寸法よりも大きい、
トレンチキャパシタ。
【請求項14】
請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載のトレンチキャパシタを備える回路基板。
【請求項15】
請求項１４に記載の回路基板を備える電子機器。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、トレンチキャパシタに関する。より具体的には、本開示は、故障モードがオープンモードとなるように構成されたトレンチキャパシタに関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、単位面積あたりの容量を向上させることが可能なトレンチキャパシタが知られている。トレンチキャパシタにおいては、基材にトレンチが形成されており、このトレンチに容量を発生させるためのＭＩＭ構造体が埋め込まれている。このＭＩＭ構造体は、誘電体からなる誘電体層と導体からなる電極層とが交互に積層された積層体である。トレンチキャパシタにおいては、基材の厚さ方向に伸びるトレンチの側面にも誘電体層及び導体層が設けられるため、単位面積あたりの容量を向上させることができる。
【0003】
従来のトレンチキャパシタは、例えば、以下の特許文献１～特許文献２６に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２００８－２５１７２４号公報
【文献】特開２００８－２５１７２５号公報
【文献】特開２００８－２５１７２８号公報
【文献】特開２００８－２５１９７２号公報
【文献】特開２００９－１３５３１０号公報
【文献】特開２００９－１３５３１１号公報
【文献】特表２００９－５１５３５３号公報
【文献】特表２００９－５１５３５６号公報
【文献】特表２００９－５３５８３５号公報
【文献】特開２００９－２４６１８０号公報
【文献】特開２００９－２９５９２５号公報
【文献】特表２００９－５４１９８４号公報
【文献】特開２０１０－０４５２９７号公報
【文献】特表２０１０－５３０１２８号公報
【文献】特表２０１１－５０３８４１号公報
【文献】特開２０１３－１４１００３号公報
【文献】特表２０１４－５０５３５４号公報
【文献】特開２０１６－００９８６３号公報
【文献】特開２０１６－１５７９４６号公報
【文献】特開２０１６－１９５１６０号公報
【文献】特開２０１６－１９５１６１号公報
【文献】特開２０１６－１９５１６４号公報
【文献】特表２０１６－５３５４４１号公報
【文献】米国特許出願公開第２０１６－００２０２６７号明細書
【文献】米国特許出願公開第２０１６－０２８４６９４号明細書
【文献】米国特許出願公開第２０１４－０１４５２９９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
トレンチキャパシタにおいては、電極層に挟まれた誘電体層において絶縁破壊が起こることがある。例えば、製造時に誘電体層に欠陥が生じた場合や誘電体層において劣化が生じた場合、当該欠陥や劣化がある部位において絶縁破壊が起こりやすい。誘電体層において絶縁破壊が起こると、破壊箇所を流れる電流によってジュール熱が発生し、このジュール熱によって溶融した電極層が当該破壊箇所の周囲に流動する。この流動した電極層によって、当該誘電体層の両面に設けられている電極層同士がショートするので、トレンチキャパシタにおける通常の故障モードはショートモードとなる。
【0006】
トレンチキャパシタにおいてショートモードでの故障が発生すると、当該トレンチキャパシタに接続されている回路の構成部品に本来は印加されない電流が印加されてしまう。このような本来は想定されていない電流の印加は、当該回路の誤作動や破壊の原因となる。このような他回路への不要な電流の印加を防止するために、トレンチキャパシタにおいて望ましい故障モードはオープンモードである。
【0007】
上記のように、トレンチキャパシタに関する特許出願が多数なされている。それにもかかわらず、これまでのところ、誘電体層での絶縁破壊に起因する故障モードをオープンモードに誘導することができるトレンチキャパシタは知られていない。
【0008】
本開示の目的の一つは、誘電体層での絶縁破壊に起因する故障の故障モードをオープンモードに誘導することができるトレンチキャパシタを提供することである。本開示のこれ以外の目的は、明細書全体の記載を通じて明らかにされる。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の一実施形態によるトレンチキャパシタは、上面に複数のトレンチが設けられた基材と、前記複数のトレンチに埋め込まれるように前記基材に設けられたＭＩＭ構造体と、を備える。当該実施形態において、前記複数のトレンチは、第１トレンチと、前記複数のトレンチの深さ方向に直交する第１方向において前記第１トレンチに隣接している第２トレンチと、を含む。前記基材は、前記第１トレンチと前記第２トレンチとを隔てる第１ウォールを有する。前記第１ウォールは、前記第１方向及び前記深さ方向を含む断面において、その先端が鋭角に形成されている第１の部分を有する。
【0010】
本発明の一実施形態によるトレンチキャパシタにおいて、前記第１ウォールは、前記第１の部分において、前記先端の先端曲率半径が５０ｎｍ以下となるように形成されている。
【0011】
本発明の一実施形態によるトレンチキャパシタにおいて、前記第１ウォールの前記第１の部分は、前記深さ方向に対して第１角度だけ傾斜している第１傾斜面と、前記第１傾斜面と接続されており、前記深さ方向に対して第２角度だけ傾斜している第２傾斜面と、を有する。
【0012】
本発明の一実施形態によるトレンチキャパシタにおいて、前記第１ウォールは、前記第１傾斜面と前記第２傾斜面とが為す先端角度が２°～２４０°となるように形れている。
【0013】
本発明の一実施形態によるトレンチキャパシタにおいて、前記第１ウォールの前記第１の部分とは異なる第２の部分は、前記深さ方向に対して前記第１角度だけ傾斜している第３傾斜面と、前記深さ方向に対して前記第２角度だけ傾斜している第４傾斜面と、前記第３傾斜面と前記第４傾斜面とを接続する第１ウォール上面と、を有する。
【0014】
本発明の一実施形態によるトレンチキャパシタは、前記ＭＩＭ構造体の上に設けられた保護層をさらに備える。前記保護層には、平面視において前記第１の部分と重複する位置に第１貫通孔が設けられている。
【0015】
本発明の一実施形態によるトレンチキャパシタにおいて、前記第１貫通孔は、平面視において外部電極と重複しない位置に形成されている。
【0016】
本発明の一実施形態によるトレンチキャパシタにおいて、前記ＭＩＭ構造体は、第１誘電体層と前記第１誘電体層の下面に設けられた第１電極層と前記第１誘電体層の上面に設けられた第２電極層と、を有する。
【0017】
本発明の一実施形態によるトレンチキャパシタにおいて、前記ＭＩＭ構造体は、前記第２電極層の上面に設けられた第２誘電体層と、前記第２誘電体層の上面に設けられた第３電極層と、をさらに有する
【0018】
本発明の一実施形態によるトレンチキャパシタにおいて、前記第２誘電体層及び前記第３電極層には、平面視において前記第１の部分と重複する位置に第２貫通孔が設けられている。
【0019】
本発明の一実施形態によるトレンチキャパシタは、前記ＭＩＭ構造体と前記保護層との間に設けられたバリア層をさらに備える。
【0020】
本発明の一実施形態によるトレンチキャパシタにおいて、前記複数のトレンチは、第３トレンチと、前記第１方向において前記第３トレンチに隣接している第４トレンチと、を含み、前記基材は、前記第３トレンチと前記第４トレンチとを隔てる第２ウォールを有し、前記第２ウォールは、前記深さ方向に対して前記第１角度だけ傾斜している第５傾斜面と、前記深さ方向に対して前記第２角度だけ傾斜している第６傾斜面と、前記第５傾斜面と前記第６傾斜面とを接続する第２ウォール上面と、を有する。
【0021】
本発明の一実施形態は、上記のいずれかのトレンチキャパシタを備える回路基板に関する。本発明の一実施形態は、当該回路基板を備える電子機器に関する。
【発明の効果】
【0022】
本明細書の開示によれば、トレンチキャパシタにおいて、誘電体層での絶縁破壊に起因する故障の故障モードをオープンモードに誘導することができる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】本発明の一実施形態によるトレンチキャパシタの平面図である。
【図12b】本発明の一実施形態によるトレンチキャパシタの製造工程を説明するための図であり、基材にトレンチを形成する工程を示す図である。図１２ｂには、ウォールの一部にＸ軸方向における幅が狭い第１の部分が設けられた基材の平面図が示されている。
【図13b】本発明の一実施形態によるトレンチキャパシタの製造工程を説明するための図であり、基材にトレンチを形成する工程を示す図である。図１３ｂには、ウォールの一部にＸ軸方向における幅が狭い幅狭部が設けられた基材の一部のＸＺ断面図が示されている。
【図13c】本発明の一実施形態によるトレンチキャパシタの製造工程を説明するための図であり、ウォールに傾斜部を設ける工程を示す図である。図１３ｃには、各ウォールに傾斜部が設けられた基材の一部のＸＺ断面図が示されている。
【図13d】本発明の一実施形態によるトレンチキャパシタの製造工程を説明するための図であり、ＭＩＭ構造体を設ける工程を示す図である。図１３ｄには、ＭＩＭ構造体が設けられた基材の一部のＸＺ断面図が示されている。
【図13e】本発明の一実施形態によるトレンチキャパシタの製造工程を説明するための図であり、バリア層を設ける工程及び保護層を設ける工程を示す図である。図１３ｅには、ＭＩＭ構造体、バリア層、及び保護層が設けられた基材の一部のＸＺ断面図が示されている。
【図14】本発明の別の実施形態によるトレンチキャパシタのＸＺ断面の上面付近を拡大して模式的に示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
以下、適宜図面を参照し、本発明の様々な実施形態を説明する。なお、複数の図面において共通する構成要素には当該複数の図面を通じて同一の参照符号が付されている。各図面は、説明の便宜上、必ずしも正確な縮尺で記載されているとは限らない点に留意されたい。
【0025】
図１から図６を参照して、本発明の一実施形態に係るトレンチキャパシタ１について説明する。図１は、トレンチキャパシタ１の平面図であり、図２は、トレンチキャパシタ１をＩ－Ｉ線で切断した断面を模式的に示す断面図であり、図３は、トレンチキャパシタ１をＩＩ－ＩＩ線で切断した断面を模式的に示す断面図であり、図４ａは、トレンチキャパシタ１の上面付近を拡大して模式的に示す拡大断面図であり、図５は、トレンチキャパシタ１の外部電極２付近を拡大して模式的に示す拡大断面図であり、図６は、トレンチキャパシタ１の外部電極３付近を拡大して模式的に示す拡大断面図である。
【0026】
図示のように、一実施形態によるトレンチキャパシタ１は、基材１０と、基材１０に設けられたＭＩＭ構造体２０と、ＭＩＭ構造体２０の上に設けられたバリア層３０と、バリア層３０の上に設けられた保護層４０と、を備える。保護層４０は、ＭＩＭ構造体２０とＭＩＭ構造体の上に設けられたバリア層３０を覆うように設けられる。バリア層３０は、ＭＩＭ構造体２０と保護層４０との間に設けられている。保護層４０の上には、外部電極２及び外部電極３が設けられる。外部電極２は、ＭＩＭ構造体２０の後述する正内部電極層２３と電気的に接続され、外部電極３は、ＭＩＭ構造体２０の後述する負内部電極層２１と電気的に接続される。
【0027】
トレンチキャパシタ１は、外部電極２及び外部電極３を回路基板に設けられたランドに接合することにより、当該回路基板に実装される。この回路基板は、様々な電子機器に搭載され得る。トレンチキャパシタ１が実装された回路基板を備える電子機器には、スマートフォン、携帯電話、タブレット端末、ゲームコンソール、及びこれら以外のトレンチキャパシタ１が実装された回路基板を備えることができる任意の電子機器が含まれる。
【0028】
図１を含む各図には、互いに直交するＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向が示されている。本明細書においては、図１に示されているＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向を基準としてトレンチキャパシタ１の構成部材の向きや配置を説明することがある。具体的には、文脈上別に解される場合を除き、トレンチキャパシタ１の「幅」方向、「長さ」方向、及び「厚さ」方向はそれぞれ、図１のＸ軸に沿う方向、Ｙ軸に沿う方向、及びＺ軸に沿う方向とする。本明細書においてトレンチキャパシタ１及びその構成部材の上下方向に言及する際には、図１の上下方向を基準とする。つまり、文脈上別に解される場合を除き、Ｚ軸の正方向がトレンチキャパシタ１の上方向とされ、Ｚ軸の負方向がトレンチキャパシタ１の下方向とされる。
【0029】
一実施形態において、基材１０は、Ｓｉなどの絶縁材料から成る。一実施形態において、基材１０は、概ね直方体の形状に形成されており、その幅方向（Ｘ軸方向）の寸法は例えば５０μｍ～５０００μｍとされ、その長さ方向（Ｙ軸方向）の寸法は例えば５０μｍ～５０００μｍとされ、その厚さ方向（Ｚ軸方向）の寸法は例えば５μｍ～５００μｍとされる。本明細書において具体的に示される基材１０の寸法は例示に過ぎず、基材１０は任意の寸法をとることができる。
【0030】
基材１０には、その上面１０ａからＺ軸方向に沿って延伸する複数のトレンチ１１が形成されている。複数のトレンチ１１の各々は、Ｚ軸方向に所定の深さを有するように形成される。本明細書においては、Ｚ軸方向をトレンチ１１の深さ方向と呼ぶことがある。図１に示されているように、複数のトレンチ１１の各々は、その平面視の形状が、Ｘ軸方向に沿って伸びる辺とＹ軸方向に沿って伸びる辺とで画定されるほぼ長方形となるように形成されている。図示の実施形態において、複数のトレンチ１１の各々は、平面視において、Ｘ軸方向に沿って伸びる辺がＹ軸方向に沿って伸びる辺よりも短くなるように形成されている。
【0031】
一実施形態において、複数のトレンチ１１の各々は、単位面積あたりの高容量化を実現するために、高アスペクト比を有するように形成される。つまり、複数のトレンチ１１の各々は、その幅（例えば、Ｘ軸方向の辺の長さ）に対する深さ（Ｚ軸方向の深さ）の比が大きくなるように形成される。複数のトレンチ１１の各々の幅（Ｘ軸方向における寸法）は例えば０．１μｍ～５μｍとされ、その深さ（Ｚ軸方向における寸法）は例えば１μｍ～１００μｍとされる。本明細書において具体的に示されるトレンチ１１の寸法は例示に過ぎず、トレンチ１１は任意の寸法をとることができる。また、トレンチ１１の平面視における形状は長方形形状に限られず、トレンチ１１は任意の形状を取ることができる。一実施形態において、トレンチ１１は、その深さ（Ｚ軸方向における寸法）が４０μｍであり、その幅（Ｘ軸方向における寸法）が１．０μｍとなるように構成される。
【0032】
トレンチ１１は、例えばＳｉ基板の表面にトレンチ１１のパターンに対応する開口が形成されたマスクを形成した後、エッチングにより当該Ｓｉ基板をエッチングすることで形成され得る。基板１１のエッチング加工は、深掘りＲＩＥ（深掘り反応性エッチング）などの反応性イオンエッチング法により行われ得る。
【0033】
図７～図１１を参照して、基材１０に形成されるトレンチ１１及び当該トレンチ１１を区画するウォールについて説明する。図７は、トレンチキャパシタ１の領域Ａを模式的に示す平面図であり、図８は、トレンチキャパシタ１をＩＩ－ＩＩ線で切断した断面を模式的に示す断面図であり、図９は、トレンチキャパシタ１のウォール１２ａをＩＩＩ－ＩＩＩ線で切断した断面を模式的に示す断面図であり、図１０は、トレンチキャパシタ１のウォール１２ｂをＩＶ－ＩＶ線で切断した断面を模式的に示す断面図であり、図１１は、トレンチキャパシタ１のウォール１２ｂをＶ－Ｖ線で切断した断面を模式的に示す断面図である。図７～図１１においては、基材１０及びトレンチ１１の説明を行う便宜上、これら以外の部材の図示が省略されている。
【0034】
図７に示されているように、基材１０の領域Ａには、トレンチ１１ａ～トレンチ１１ｇが形成されている。トレンチ１１ａは、トレンチ１１ｂとＸ軸方向において隣接しており、トレンチ１１ｂとはウォール１２ａにより隔てられている。トレンチ１１ｂは、トレンチ１１ａ及びトレンチ１１ｃとＸ軸方向において隣接しており、前述のようにトレンチ１１ａとはウォール１２ａにより隔てられており、トレンチ１１ｃとはウォール１２ｂで隔てられている。トレンチ１１ｃ～トレンチ１１ｇも同様に、Ｘ軸方向において他のトレンチと隣接しており、この隣接しているトレンチとはウォール１２ａ又はウォール１２ｂによって隔てられている。Ｘ軸方向は、トレンチ１１の深さ方向（すなわち、Ｚ軸方向）と直交する第１方向の例である。
【0035】
ウォール１２ａ及びウォール１２ｂはいずれも基材１０に形成された凸形状の部位であり、Ｘ軸方向において隣接するトレンチ１１を互いから離隔させるように構成される。ウォール１２ａ及びウォール１２ｂは、基材１０の一部である。ウォール１２ａは、第２ウォールの例であり、ウォール１２ｂは、第１ウォールの例である。
【0036】
図示の実施形態において、ウォール１２ａは、基部１３ａと先端部１４ａとを有する。基部１３ａは、トレンチ１１の底面から上方に延伸するように形成されている。図７に示された実施形態では、基部１３ａは、Ｘ軸方向における幅ＷａがＹ軸方向の全長にわたってほぼ一定となるように形成されている。また、図８に示された実施形態では、Ｘ軸方向における幅ＷａがＺ軸方向の全長にわたってほぼ一定となるように形成されている。基部１３ａは、ＹＺ平面に沿って延びる側面５１ａと、この側面５１ａに対向する側面５２ａとを有する。側面５２ａは、側面５１ａと平行に延びており、Ｘ軸方向において側面５１ａからＷａだけ離間している。
【0037】
先端部１４ａは、基部１３ａの上端から上方に延伸している。図９に示されているように、先端部１４ａは、ＸＺ平面において、先端（Ｚ軸の正方向）に向かうに従ってその幅が狭くなるように形成されている。先端部１４ａは、Ｚ軸に対して角度θ１だけ傾いて延伸する傾斜面５３ａと、Ｚ軸に対して傾斜面５３ａとは反対側に角度θ２だけ傾いて延伸する傾斜面５４ａと、傾斜面５３ａと傾斜面５４ａとを接続するウォール上面５５ａと、を有する。このように、傾斜面５３ａは、トレンチ１１の深さ方向に対して角度θ１だけ傾斜しており、傾斜面５４ａは、トレンチ１１の深さ方向に対して角度θ２だけ傾斜している。これにより、傾斜面５３ａとウォール上面５５ａとが為す角度は９０°＋θ１となり、傾斜面５４ａとウォール上面５５ａとが為す角度は９０°＋θ２となる。角度θ１と角度θ２とは互いに等しくてもよく互いと異なっていても良い。一実施形態において、先端部１４ａは、角度θ１及び角度θ２が１°～１２０°の範囲のいずれかの角度となるように形成される。一実施形態において、先端部１４ａは、角度θ１及び角度θ２がいずれも３０°となるように形成される。ウォール上面５５ａは、そのＸ軸方向における幅が基部１３ａのＸ軸方向における幅Ｗａよりも小さくなるように形成される。傾斜面５３ａは、第５傾斜面の例であり、傾斜面５４ａは、第６傾斜面の例である。ウォール上面５５ａは、第２ウォール上面の例である。
【0038】
一実施形態において、ウォール１２ｂは、基部１３ｂと先端部１４ｂとを有する。基部１３ｂは、基部１３ａと同様に、トレンチ１１の底面から上方に延伸するように形成されている。ウォール１２ｂは、Ｘ軸方向における幅が狭い幅狭部１２ｂ１と、幅狭部１２ｂ１よりもＸ軸方向における幅が広い幅広部１２ｂ２と、幅狭部１２ｂ１よりもＸ軸方向における幅が広い幅広部１２ｂ３と、を有している。図７に示されている実施形態では、幅狭部１２ｂ１は、ウォール１２ｂのＹ軸方向のほぼ中央に設けられている。幅広部１２ｂ２は、幅狭部１２ｂ１よりもＹ軸方向における負側に設けられており、幅広部１２ｂ３は、幅狭部１２ｂ１よりもＹ軸方向における正側に設けられている。ウォール１２ｂの幅狭部１２ｂ１は、第１ウォールの第１の部分の例である。幅広部１２ｂ２及び幅広部１２ｂ３はいずれも第１ウォールの第２の部分の例である。
【0039】
図１０に示されているように、ウォール１２ｂの幅狭部１２ｂ１は、ＹＺ平面に沿って延びる側面５１ｂ１と、この側面５１ｂ１に対向する側面５２ｂ２とを有する。側面５２ｂ２は、側面５１ｂ１と平行に延びており、Ｘ軸方向において側面５１ｂ１からＷｂ１だけ離間している。つまり、ウォール１２ｂの幅狭部１２ｂ１の基部１３ｂ１は、Ｘ軸方向において幅Ｗｂ１を有するように形成されている。
【0040】
幅狭部１２ｂ１の先端部１４ｂ１は、基部１３ｂ１の上端から上方に延伸している。図１０に示されているように、先端部１４ｂ１は、ＸＺ平面において、先端（Ｚ軸の正方向）に向かうに従ってその幅が狭くなるように形成されている。先端部１４ｂ１は、Ｚ軸に対して角度θ３だけ傾いて延伸する傾斜面５３ｂ１と、Ｚ軸に対して傾斜面５３ｂ１とは反対側に角度θ４だけ傾いて延伸する傾斜面５４ｂ１と、を有する。このように、傾斜面５３ｂ１は、トレンチ１１の深さ方向に対して角度θ３だけ傾斜しており、傾斜面５４ｂ１は、トレンチ１１の深さ方向に対して角度θ４だけ傾斜している。角度θ３と角度θ４とは互いに等しくてもよく互いと異なっていても良い。一実施形態において、先端部１４ｂ１は、角度θ３及び角度θ４が１°～１２０°の範囲のいずれかの角度となるように形成される。一実施形態において、先端部１４ｂ１は、角度θ３及び角度θ４がいずれも３０°となるように形成される。傾斜面５３ｂ１は、第１傾斜面の例であり、傾斜面５４ｂ１は、第２傾斜面の例である。
【0041】
傾斜面５３ｂ１と傾斜面５４ｂ１とは互いと各々の上端において接続されている。このため、幅狭部１２ｂ１の先端部１４ｂ１は、ＸＺ平面において、その先端５５ｂ１が鋭角に形成されている。一実施形態において、先端部１４ｂ１は、その先端曲率半径が０．１ｎｍ～５０ｎｍの範囲のいずれかの値を取るように形成される。一実施形態において、先端部１４ｂ１は、その先端曲率半径が１．０ｎｍとなるように形成される。角度θ３及び角度θ４がいずれも１°～１２０°の範囲を取ることから、傾斜面５３ｂ１と傾斜面５４ｂ１とが為す先端角度は、２°～２４０°の範囲内のいずれかの角度となる。
【0042】
図示の実施形態において、ウォール１２ｂの幅広部１２ｂ２は、基部１３ｂ２と先端部１４ｂ２とを有する。基部１３ｂ２は、トレンチ１１の底面から上方に延伸するように形成されている。図８に示されているように、一実施形態における基部１３ｂ２は、Ｘ軸方向における幅Ｗｂ２がＺ軸方向の全長にわたってほぼ一定となるように形成される。基部１３ｂ２は、ＹＺ平面に沿って延びる側面５１ｂ２と、この側面５１ｂ２に対向する側面５２ｂ２とを有する。側面５２ｂ２は、側面５１ｂ２と平行に延びており、Ｘ軸方向において側面５１ｂ１からＷｂ２だけ離間している。つまり、ウォール１２ｂの幅広部１２ｂ２の基部１３ｂ２は、Ｘ軸方向において幅Ｗｂ２を有するように形成されている。
【0043】
先端部１４ｂ２は、基部１３ｂ２の上端から上方に延伸している。図１１に示されているように、先端部１４ｂ２は、ＸＺ平面において、先端（Ｚ軸の正方向）に向かうに従ってその幅が狭くなるように形成されている。先端部１４ｂ２は、Ｚ軸に対して角度θ５だけ傾いて延伸する傾斜面５３ｂ２と、Ｚ軸に対して傾斜面５３ｂ２とは反対側に角度θ６だけ傾いて延伸する傾斜面５４ｂ２と、傾斜面５３ｂ２と傾斜面５４ｂ２とを接続するウォール上面５５ｂ２と、を有する。このように、傾斜面５３ｂ２は、トレンチ１１の深さ方向に対して角度θ５だけ傾斜しており、傾斜面５４ｂ２は、トレンチ１１の深さ方向に対して角度θ６だけ傾斜している。これにより、傾斜面５３ｂ２とウォール上面５５ｂ２とが為す角度は９０°＋θ５となり、傾斜面５４ｂ２とウォール上面５５ｂ２とが為す角度は９０°＋θ６となる。角度θ５と角度θ６とは互いに等しくてもよく、互いと異なっていても良い。一実施形態において、先端部１４ｂ２は、角度θ５及び角度θ６が１°～１２０°の範囲のいずれかの角度となるように形成される。一実施形態において、先端部１４ｂ２は、角度θ５及び角度θ６がいずれも３０°となるように形成される。ウォール上面５５ｂ２は、そのＸ軸方向における幅が基部１３ｂ２のＸ軸方向における幅Ｗｂ２よりも小さくなるように形成される。傾斜面５３ｂ２は第３傾斜面の例であり、傾斜面５４ｂ２は第４傾斜面の例である。ウォール上面５５ｂ２は、第１のウォール上面の例である。
【0044】
一実施形態において、ウォール１２ｂの幅狭部１２ｂ１はいずれも、平面視において、外部電極２及び外部電極３のいずれとも重複しない位置に設けられる。
【0045】
上記の実施形態において、ウォール１２ａ、及び、ウォール１２ｂの幅広部１２ｂ２は、ＸＹ平面において、互いと等しい形状となるように形成されてもよい。この場合、ウォール１２ａ、及び、ウォール１２ｂの幅広部１２ｂ２は、θ１とθ５が等しくなり、θ２とθ６とが等しくなり、ＷａとＷｂ２とが等しくなるように形成される。
【0046】
一実施形態において、θ１とθ３とθ５とはとは互いに等しくてもよいし、互いと異なっていても良い。θ２とθ４とθ６とはとは互いに等しくてもよいし、互いと異なっていても良い。
【0047】
続いて、ＭＩＭ構造体２０についてさらに説明する。前述のように、基材１０の上には、ＭＩＭ構造体２０が設けられる。ＭＩＭ構造体２０は、図示のように、トレンチ１１の各々に埋め込まれるように、基材１０に設けられている。
【0048】
図４に示されているように、ＭＩＭ構造体２０は、誘電体層と導体層とが交互に積層された積層体である。図４に示されているように、一実施形態におけるＭＩＭ構造体２０は、第１負内部電極層２２ａと、当該第１負内部電極層２２ａの上に設けられた第１誘電体層２１ａと、第１誘電体層２１ａの上に設けられた第１正内部電極層２３ａと、当該第１正内部電極層２３ａの上に設けられた第２誘電体層２１ｂと、当該第２誘電体層２１ｂの上に設けられた第２負内部電極層２２ｂと、当該第２負内部電極層２２ｂの上に設けられた第３誘電体層２１ｃと、当該第３誘電体層２１ｃの上に設けられた第２正内部電極層２３ｂと、を有する。
【0049】
図示の実施形態において、ＭＩＭ構造体２０は、３層のＭＩＭ層を含んでいる。第１層目のＭＩＭ層は、第１誘電体層２１ａと、当該第１誘電体層２１ａの下面に設けられた第１負内部電極層２２ａと、当該第１誘電体層２１ａの上面に設けられた第１正内部電極層２３ａと、を備える。第２層目のＭＩＭ層は、第２誘電体層２１ｂと、当該第２誘電体層２１ｂの下面に設けられた第１正内部電極層２３ａと、当該第２誘電体層２１ｂの上面に設けられた第２負内部電極層２２ｂと、を備える。第３層目のＭＩＭ層は、第３誘電体層２１ｃと、当該第３誘電体層２１ｃの下面に設けられた第２負内部電極層２２ｂと、当該第３誘電体層２１ｃの上面に設けられた第２正内部電極層２３ｂと、を備える。第１正内部電極層２３ａは、第１層目のＭＩＭ層の上側の電極層としての機能と、第２層目のＭＩＭ層の下側の電極層としての機能を兼ねている。同様に、第２負内部電極層２２ｂは、第２層目のＭＩＭ層の上側の電極層としての機能と、第３層目のＭＩＭ層の下側の電極層としての機能を兼ねている。
【0050】
本明細書においては、第１誘電体層２１ａ、第２誘電体層２１ｂ、及び第３誘電体層２１ｃを互いに区別する必要がない場合には、これらを総称して誘電体層２１と呼ぶことがある。同様に、第１負内部電極層２２ａと第２負内部電極層２２ｂとを互いに区別する必要がない場合には、これらを総称して負内部電極層２２と呼ぶことがあり、第１正内部電極層２３ａと第２正内部電極層２３ｂとを互いに区別する必要がない場合には、これらを総称して正内部電極層２３と呼ぶことがある。
【0051】
誘電体層２１の材料として、ＢＳＴ（チタン酸バリウムストロンチウム）、ＢＴＯ（チタン酸バリウム）、チタン酸ストロンチウム（ＳＴＯ）、酸化シリコン（ＳｉＯ2）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、ジルコニア（ＺｒＯ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）、酸化チタン（ＴｉＯ2）、及びこれら以外の誘電体材料を用いることができる。第１誘電体層２１ａ、第２誘電体層２１ｂ、及び第３誘電体層２１ｃは同じ誘電体材料から形成されてもよいし、互いと異なる誘電体材料から形成されてもよい。誘電体層２１の材料は、本明細書で明示的に説明されたものには限定されない。
【0052】
誘電体層２１は、例えば、スパッタ法、ＣＶＤ法、ＡＬＤ（原子層堆積）法、又はこれら以外の公知の方法により形成される。誘電体層２１は、その膜厚が例えば１ｎｍ～５００ｎｍとなるように形成される。一実施形態において、誘電体層２１の膜厚は、３０ｎｍとされる。
【0053】
負内部電極層２２及び正内部電極層２３の材料として、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、ルテニウム（Ｒｕ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、導電性シリコン、もしくはこれら以外の金属材料、これらの金属元素の一または複数を含む合金材料、及び前記金属元素の化合物を用いることができる。一実施形態においては、負内部電極層２２及び正内部電極層２３の材料として、窒化チタン（ＴｉＮ）が用いられる。負内部電極層２２及び正内部電極層２３の材料は、本明細書で明示的に説明されたものには限定されない。
【0054】
負内部電極層２２及び正内部電極層２３は、例えば、スパッタ法、蒸着法、メッキ法、又はこれら以外の公知の方法により形成される。負内部電極層２２及び正内部電極層２３の各々は、その膜厚が例えば１ｎｍ～５００ｎｍとなるように形成される。一実施形態において、負内部電極層２２及び正内部電極層２３の膜厚はそれぞれ３０ｎｍとされる。負内部電極層２２及び正内部電極層２３の膜厚は、本明細書で明示的に説明されたものには限定されない。
【0055】
バリア層３０は、トレンチキャパシタ１の耐候性を向上させるために、ＭＩＭ構造体２０の上に設けられる。一実施形態において、バリア層３０は、保護層４０から放出される水分や大気中の水分が容量を発生させるＭＩＭ構造体２０に到達しないように、ＭＩＭ構造体２０と保護層４０との間に設けられる。バリア層３０は、水素ガスバリア性に優れた薄膜であってもよい。バリア層３０の材料として、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、酸化シリコン（ＳｉＯ2）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、ジルコニア（ＺｒＯ2）、及びこれら以外の絶縁材料を用いることができる。バリア層３０は、例えば、スパッタ法、ＣＶＤ法、又はこれら以外の公知の方法により形成される。バリア層３０は、その膜厚が例えば５ｎｍ～５００ｎｍとなるように形成される。一実施形態において、バリア層３０の膜厚は５０ｎｍとされる。バリア層３０の材料及び膜厚は、本明細書で明示的に説明されたものには限定されない。
【0056】
保護層４０は、外部環境からＭＩＭ構造体２０を保護するために、バリア層３０の上に設けられる。保護層４０は、例えば、外部から受ける衝撃などの機械的ダメージからＭＩＭ構造体２０を保護するように設けられる。保護層４０の材料として、ポリイミド等の樹脂材料、酸化シリコン（ＳｉＯ2）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、及びこれら以外の絶縁材料を用いることができる。保護層４０は、例えば、スピンコート法により感光性ポリイミドを塗布し、この塗布されたポリイミドを露光、現像、及びキュアすることにより形成される。保護層４０は、これ以外の任意の公知の方法によりバリア層３０の上に設けられる。保護層４０は、その膜厚が例えば２００ｎｍ～５０００ｎｍとなるように形成される。一実施形態において、保護層４０の膜厚は３０００ｎｍとされる。保護層４０の材料及び膜厚は、本明細書で明示的に説明されたものには限定されない。
【0057】
一実施形態において、保護層４０には、一つ又は複数の貫通孔４０ａが設けられている。図１に示されているように、図示の実施形態では、保護層４０に８つの貫通孔４０ａが設けられている。貫通孔４０ａは、平面視において、ウォール１２ｂの幅狭部１２ｂ１と重複する位置に設けられている。一実施形態において、貫通孔４０ａはいずれも、平面視において、外部電極２及び外部電極３のいずれとも重複しない位置に設けられる。図１に示されているように、貫通孔４０ａは、外部電極２のＹ軸方向正側の端面よりもさらにＹ軸方向の正側にシフトした位置であって、外部電極３のＹ軸方向負側の端面よりもさらにＹ軸方向の負側にシフトした位置に設けられている。保護層４０には貫通孔４０ａが設けられなくとも良い。
【0058】
図５に示されているように、ＭＩＭ構造体２０、バリア層３０、及び保護層４０のうち外部電極２と対向する領域の一部には、コンタクトホール６２ａ及びコンタクトホール６２ｂが設けられる。コンタクトホール６２ａは、保護層４０、バリア層３０、及びＭＩＭ構造体２０のうち上から４層目（すなわち、第２正内部電極層２３ｂ、第３誘電体層２１ｃ、第２負内部電極層２２ｂ、第２誘電体層２１ｂ）までを貫通するように設けられている。コンタクトホール６２ｂは、保護層４０及びバリア層３０を貫通するように設けられている。
【0059】
図６に示されているように、ＭＩＭ構造体２０、バリア層３０、及び保護層４０のうち外部電極３と対向する領域の一部には、コンタクトホール６３ａ及びコンタクトホール６３ｂが設けられる。コンタクトホール６３ａは、保護層４０、バリア層３０、及びＭＩＭ構造体２０のうち上から６層目（すなわち、第２正内部電極層２３ｂ、第３誘電体層２１ｃ、第２負内部電極層２２ｂ、第２誘電体層２１ｂ、第１正内部電極層２３ａ、第１誘電体層２１ａ）までを貫通するように設けられている。コンタクトホール６２ｂは、保護層４０、バリア層３０、及びＭＩＭ構造体２０のうち上から２層目（すなわち、第２正内部電極層２３ｂ及び第３誘電体層２１ｃ）まで貫通するように設けられている。
【0060】
コンタクトホール６２ａ、コンタクトホール６２ｂ、コンタクトホール６３ａ、及びコンタクトホール６３ｂは、例えば、各コンタクトホールに対応する位置において開口しているマスクを保護層４０の上に設け、このマスクが設けられた保護層４０、バリア層３０、及び必要に応じてＭＩＭ構造体２０の一部をエッチングすることで形成される。
【0061】
コンタクトホール６２ａ，６２ｂ，６３ａ，６３ｂ内には、引出電極２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂがそれぞれ設けられる。引出電極２ａは、その下端において第１正内部電極層２３ａと電気的に接続され、その上端において外部電極２と電気的に接続されている。引出電極２ｂは、その下端において第２正内部電極層２３ｂと電気的に接続され、その上端において外部電極２と電気的に接続されている。引出電極３ａは、その下端において第１負内部電極層２２ａと電気的に接続され、その上端において外部電極３と電気的に接続されている。引出電極３ｂは、その下端において第２負内部電極層２２ｂと電気的に接続され、その上端において外部電極３と電気的に接続されている。
【0062】
引出電極２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂの材料として、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、スズ（Ｓｎ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、もしくはこれら以外の金属材料、または、これらの金属元素の一または複数を含む合金材料を用いることができる。引出電極２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂは、蒸着法、スパッタ法、メッキ法、又はこれら以外の公知の方法により形成される。
【0063】
外部電極２及び外部電極３の材料として、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、スズ（Ｓｎ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、もしくはこれら以外の金属材料、または、これらの金属元素の一または複数を含む合金材料を用いることができる。外部電極２及び外部電極３は、保護層４０の上面に、これらの金属材料を含む導体ペーストを塗布することにより形成される。外部電極２及び外部電極３には、必要に応じて、半田バリア層及び半田濡れ層の少なくとも一方が形成されてもよい。一実施形態において、外部電極２及び外部電極３は、その厚さが１０００ｎｍ～１００００ｎｍとなるように形成される。
【0064】
続いて、図１２ａ～図１２ｂ及び図１３ａ～図１３ｅを参照して、本発明の一実施形態によるトレンチキャパシタの製造方法について説明する。図１２ａ～図１２ｂは、製造工程における基材を概略的に示す平面図であり、図１３ａ～図１３ｂは、図１２ａ～図１２ｂの基材のＶＩ－ＶＩ線に沿ったＸＹ断面を概略的に示す断面図である。図１３ｃ～図１３ｅは、図１３ｂに続いて行われる製造工程を説明する図であり、いずれも基材のＶＩ－ＶＩ線に沿ったＸＹ断面を概略的に示している。
【0065】
まず、図１２ａ及び図１３ａに示されているように、Ｓｉ基材１１０を準備する。次に、この基材１１０の表面にトレンチのパターンに対応する開口が形成されたマスクを設ける。このマスクは、図１に示されているトレンチ１１に対応する開口パターンを有する。当該マスクに形成されている複数の開口は、平面視において概ね長方形の形状に形成される。また、当該マスクは、幅狭部１２ｂに対応する位置において、当該幅狭部１２ｂに対応する形状を有するように幅狭に形成されている。次に、このマスクが設けられた基材１１０にエッチングを行うことにより、図１２ｂ及び図１３ｂに示すように、基材１１０に複数のトレンチ１１１が形成される。Ｘ軸方向において隣接するトレンチ１１１の間は、ウォール１１２によって隔てられる。ウォール１１２の一部にＸ軸方向における幅が狭い幅狭部１１２ｂ１が形成される。以下の説明では、この幅狭部１１２ｂ１が形成されたウォールをウォール１１２ｂと呼び、幅狭部１１２ｂ１が形成されていないウォールを１１２ａと呼ぶ。このエッチングは、深掘りＲＩＥにより行われても良い。
【0066】
次に、基材１１０からマスクを除去し、このマスクが除去された基材１１０に対して、等方性エッチングを行う。この等方性エッチングにより、図１３ｃに示されているように、ウォール１１２ａ及びウォール１１２ｂの先端部が面取りされる。この等方性エッチングによって、ウォール１１２ａは、その先端部において、Ｚ軸方向に対して所定角度（例えば３０°）だけ傾斜する傾斜面１５３ａと、Ｚ軸方向に対して傾斜面１５３ａとは反対側に所定角度（例えば３０°）だけ傾斜する傾斜面１５４ａと、を有するように加工され、ウォール１１２ｂの幅狭部１１２ｂ１は、Ｚ軸方向に対して所定角度（例えば３０°）だけ傾斜する傾斜面１５３ｂ１と、Ｚ軸方向に対して傾斜面１５３ｂ１とは反対側に所定角度（例えば３０°）だけ傾斜する傾斜面１５４ｂ１と、を有するように加工される。等方性エッチングにより、幅狭部１１２ｂ１は、その先端が鋭角となるように形成される。
【0067】
次に、電極層と誘電体層とを交互に積層することにより、図１３ｄに示されているように、基材１１０の上面にＭＩＭ構造体１２０が形成される。ＭＩＭ構造体１２０は、トレンチ１１１に埋め込まれるように形成される。ＭＩＭ構造体１２０は、例えば、３層の誘電体層と、２層の正内部電極層と、２層の負内部電極層と、を有する。この誘電体層は、ジルコニアから形成されており、正内部電極層及び負内部電極層は、ＴｉＮから形成されている。誘電体層、正内部電極層、及び負内部電極層は、スパッタ法により形成される。誘電体層の材料はジルコニアには限られず、正内部電極層及び負内部電極層の材料はＴｉＮには限られない。誘電体層、正内部電極層、及び負内部電極層は、スパッタ法以外の様々な公知の方法により形成されてもよい。
【0068】
次に、図１３ｅに示されているように、ＭＩＭ構造体１２０の上にバリア層１３０が形成され、このバリア層１３０の上に保護層１４０が形成される。保護層１４０のうち平面視において幅狭部１１２ｂ１と重複する位置には、貫通孔１４０ａが形成される。貫通孔４０ａは、保護層１４０の上面に、幅狭部１１２ｂ１に対応する位置が開口したマスクを設け、このマスクが設けられた保護層１４０をエッチングすることにより形成される。次に、ＭＩＭ構造体１２０の正内部電極層と接続される正外部電極、及び、ＭＩＭ構造体１２０の負内部電極層と接続される負内部電極を設けることによりトレンチキャパシタが得られる。
【0069】
続いて、図１４を参照して、別の実施形態によるトレンチキャパシタ２０１について説明する。図１４は、トレンチキャパシタ２０１の上面付近を拡大して模式的に示す拡大断面図である。トレンチキャパシタ２０１は、ＭＩＭ構造体２０に代えてＭＩＭ構造体２２０を備える点で、トレンチキャパシタ１と異なっている。
【0070】
ＭＩＭ構造体２２０は、第１負内部電極層２２ａと、当該第１負内部電極層２２ａの上に設けられた第１誘電体層２１ａと、第１誘電体層２１ａの上に設けられた第１正内部電極層２３ａと、当該第１正内部電極層２３ａの上に設けられた第２誘電体層２１ｂと、当該第２誘電体層２１ｂの上に設けられた第２負内部電極層２２ｂと、当該第２負内部電極層２２ｂの上に設けられた第３誘電体層２１ｃと、当該第３誘電体層２１ｃの上に設けられた第２正内部電極層２３ｂと、を有する。ＭＩＭ構造体２２０においては、図示のように、貫通孔４０ａに臨む領域（平面視において、貫通孔４０ａと重複する領域）において、上から１層目のＭＩＭ層と２層目のＭＩＭ層が除去されている。すなわち、ＭＩＭ構造体２２０のうち第２正内部電極層２３ｂ、第３誘電体層２１ｃ、第２負内部電極層２２ｂ、及び第２誘電体層２１ｂが、貫通孔４０ａに臨む領域において除去されている。つまり、ＭＩＭ構造体２２０には、平面視において貫通孔４０ａと重複する領域（すなわち、平面視において幅狭部１２ｂ１と重複する領域）において、第２正内部電極層２３ｂ、第３誘電体層２１ｃ、第２負内部電極層２２ｂ、及び第２誘電体層２１ｂをＺ軸方向に貫く貫通孔２２０ａが形成されている。
【0071】
このように、ＭＩＭ構造体２２０は、貫通孔４０ａに臨む領域において、第１誘電体層２１ａと、当該第１誘電体層２１ａの下面に設けられた第１負内部電極層２２ａと、当該第１誘電体層２１ａの上面に設けられた第１正内部電極層２３ａと、から成る１層のＭＩＭ層を有しており、貫通孔４０ａに臨む領域以外の領域においては、３層のＭＩＭ層を有している。
【0072】
上記の一実施形態によれば、ウォール１２ｂに設けられた幅狭部１２ｂ１の先端５５ｂ１が鋭角に形成されているため、外部電極２と外部電極３との間に電圧を印加した際に、ＭＩＭ構造体２０の他の領域と比較して幅狭部１２ｂ１の先端５５ｂ１付近に電界が集中しやすい。よって、上記のトレンチキャパシタ１においては、ＭＩＭ構造体２０における絶縁破壊が幅狭部１２ｂ１の先端５５ｂ１付近で起こりやすい。言い換えれば、トレンチキャパシタ１は、ＭＩＭ構造体２０における絶縁破壊が幅狭部１２ｂ１の先端５５ｂ１付近で起こるように設計されている。
【0073】
絶縁破壊は、ＭＩＭ構造体２０の各電極間へ大きな電圧が印加されている場合に発生しやすい。幅狭部１２ｂ１の先端５５ｂ１付近においてにＭＩＭ構造体２０に絶縁破壊が発生すると、チャージされていた電荷が絶縁破壊の発生領域に集中して流れる。このため、ＭＩＭ構造体２０における絶縁破壊の発生領域に高密度の電流が流れる。この高密度電流によってジュール熱が発生し、このジュール熱がＭＩＭ構造体２０の構成部材である各導体層及び各誘電体層を溶融させる。この絶縁破壊がトレンチ１１の深部で発生すると、溶融した導体層及び誘電体層が絶縁破壊の発生領域にとどまるため、ショートモードでの故障が起こってしまう。これに対して、上記の一実施形態においては、絶縁破壊がウォール１２ｂの幅狭部１２ｂ１の先端５５ｂ１付近で発生するように誘導されているため、絶縁破壊の発生領域は、トレンチキャパシタ１の外表面付近となる。これにより、絶縁破壊により溶融した電極層及び誘電体層は、トレンチキャパシタ１の外部に排出されやすい。このように、上記の一実施形態によれば、絶縁破壊により溶融した電極層及び誘電体層が、絶縁破壊の発生領域の外（例えば、トレンチキャパシタ１外）に排出しやすいので、絶縁破壊による故障の故障モードをオープンモードに誘導することができる。
【0074】
上記の一実施形態においては、ウォール１２ｂの幅狭部１２ｂ１は、平面視において、外部電極２及び外部電極３のいずれとも重複しない位置に設けられる。これにより、ＭＩＭ構造体２０において幅狭部１２ｂ１の先端５５ｂ１付近で絶縁破壊が起きたときに、この絶縁破壊により溶融した電極層が外部電極２又は外部電極３に付着することを防止できる。これにより、上記の一実施形態におけるトレンチキャパシタ１においては、絶縁破壊による故障の故障モードをより確実にオープンモードに誘導することができる。
【0075】
上記の一実施形態においては、平面視でウォール１２ｂの幅狭部１２ｂ１と重複する位置において、保護層４０に貫通孔４０ａが形成されている。これにより、ＭＩＭ構造体２０において幅狭部１２ｂ１の先端５５ｂ１付近で絶縁破壊が起きたときに、溶融した電極層を当該貫通孔４０ａからトレンチキャパシタ１外へ排出することができる。当該実施形態によれば、絶縁破壊による故障の故障モードをより確実にオープンモードに誘導することができる。一実施形態において、貫通孔４０ａの平面視における面積は、保護層４０の平面視における面積の１０％以下とされる。保護層４０全体の面積に対して貫通孔４０ａの面積が占める割合を低くすることにより、外界からの機械的ダメージからＭＩＭ構造体２０を保護するという保護層４０の本来の機能を損なわずに、溶融した電極層を外部に排出することができる。
【0076】
上記の一実施形態においては、ウォール１２ａの先端部１４ａにおいて、傾斜面５３ａとウォール上面５５ａとが為す角度及び傾斜面５４ａとウォール上面５５ａとが為す角度が９０°よりも大きくなる。従来のトレンチキャパシタにおいては、トレンチを区画するウォールは面取りされていないため、各ウォールの先端においてその上面と側面とが為す角度は概ね９０°である。上記の一実施形態によれば、ウォール１２ａの先端部１４ａが面取りされており、その結果、傾斜面５３ａとウォール上面５５ａとが為す角度及び傾斜面５４ａとウォール上面５５ａとが為す角度が９０°よりも大きくなるため、ウォール１２ａの先端には、従来のトレンチキャパシタにおけるウォールの先端やウォール１２ｂの先端よりも電界が集中しにくい。この結果、ウォール１２ｂの先端以外の場所における絶縁破壊の発生を抑制することができる。言い換えれば、絶縁破壊の発生場所をウォール１２ｂの幅狭部１２ｂ１の先端付近により確実に限定することができる。
【0077】
本明細書で説明された各構成要素の寸法、材料、及び配置は、実施形態中で明示的に説明されたものに限定されず、この各構成要素は、本発明の範囲に含まれうる任意の寸法、材料、及び配置を有するように変形することができる。また、本明細書において明示的に説明していない構成要素を、説明した実施形態に付加することもできるし、各実施形態において説明した構成要素の一部を省略することもできる。
【0078】
本明細書において、一の物体が他の物体の「上」、「上面」、「下」、又は「下面」に設けられると説明される場合には、当該一の物体は当該他の物体と直接接していても良く、別の層や膜を介して間接的に接していても良い。例えば、バリア層３０がＭＩＭ構造体２０の上に設けられる場合には、当該バリア層３０は、ＭＩＭ構造体２０の上に直接（ＭＩＭ構造体に接するように）設けられても良いし、他の層を介してＭＩＭ構造体の上に間接的に設けられても良い。
【符号の説明】
【0079】
１ トレンチキャパシタ
２，３ 外部電極
１０ 基材
１１ トレンチ
２０ ＭＩＭ構造体
３０ バリア層
４０ 保護層
２，３ 外部電極
１０ 基材
１１ トレンチ
２０ ＭＩＭ構造体
３０ バリア層
４０ 保護層
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12a】
【図12b】
【図13a】
【図13b】
【図13c】
【図13d】
【図13e】
【図14】
